Question

【題目】甲醚（CH3OCH3）被稱為21世紀(jì)的新型燃料，它清潔、高效、具有優(yōu)良的環(huán)保性能，甲醚是一種無色氣體，具有輕微的醚香味，其燃燒熱為1455kJ/mol，甲醚可作燃料電池的燃料．
（1）已知H2（g）和C（s）的燃燒熱分別是285.8kJmol﹣1、393.5kJmol﹣1；計(jì)算反應(yīng)4C（s）+6H2（g）+O2（g）═2CH3OCH3（g）的反應(yīng)熱為；
（2）工業(yè)上利用H2和CO2合成二甲醚的反應(yīng)如下：6H2（g）+2CO2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H＜0
①一定溫度下，在一個(gè)固定體積的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)．下列能判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是（選填編號(hào)，注意大小寫）
a．c（H2）與c（H2O）的比值保持不變
b．單位時(shí)間內(nèi)有2mol H2消耗時(shí)有1mol H2O生成
c．容器中氣體密度不再改變
d．容器中氣體壓強(qiáng)不再改變
②溫度升高，該化學(xué)平衡移動(dòng)后到達(dá)新的平衡，CH3OCH3的產(chǎn)率將（填“變大”、“變小”或“不變”，下同），混合氣體的平均式量將；
（3）以甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為；
（4）用（3）中的燃料電池為電源，以石墨為電極電解500mL滴有酚酞的NaCl溶液，裝置如圖所示：請(qǐng)寫出電解過程中Y電極附近觀察到的現(xiàn)象；當(dāng)燃料電池消耗2.8LO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，計(jì)算此時(shí)：NaCl溶液的pH=（假設(shè)溶液的體積不變，氣體全部從溶液中逸出）．

Answer 1

【答案】
（1）△H=﹣378.8kJ/mol
（2）ad；變小；變小
（3）CH3OCH3+16OH﹣12e﹣=2CO2﹣3+11H2O
（4）Y電極附近溶液中有氣體產(chǎn)生，上部分呈黃綠色；14
【解析】解：（1）甲醚的燃燒熱為1455kJ/mol，則燃燒方式的熱化學(xué)方程式為：CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H1=﹣1455kJ/mol；H2（g）和C（s）的燃燒熱分別是285.8kJmol﹣1、393.5kJmol﹣1；熱化學(xué)方程式①H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H=﹣285.8KJ/mol；②C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=﹣393.5KJ/mol；③CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H1=﹣1455kJ/mol；依據(jù)蓋斯定律計(jì)算①×3+②×2﹣③得到反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：2C（s）+3H2（g）+ O2（g）═CH2OCH3（g）：△H=﹣169.4kJ/mol；4C（s）+6H2（g）+O2（g）═2CH2OCH3（g）：△H=﹣338.8kJ/mol；所以答案是：△H=﹣378.8kJ/mol；（2）①a、在反應(yīng)達(dá)平衡前，c（H2）與c（H2O）的比值在變小，故當(dāng)c（H2）與c（H2O）的比值保持不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡，故a選；b、單位時(shí)間內(nèi)有2mol H2消耗時(shí)一定會(huì)有1mol H2O生成，故不能作為平衡的標(biāo)志，故b不選；c、本反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物全是氣體，根據(jù)質(zhì)量守恒可知，在反應(yīng)過程中氣體的質(zhì)量一直不變，而又是恒容的容器，即氣體體積不變，故氣體密度ρ= 直不變，故密度不變不能作為平衡的標(biāo)志，故c不選；d、此反應(yīng)是個(gè)氣體的物質(zhì)的量有改變的反應(yīng)，即在平衡之前，容器中氣體的物質(zhì)的量和壓強(qiáng)在變化，故當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，說明反應(yīng)達(dá)平衡，故d選．故選ad；②反應(yīng)放熱，故升高溫度，平衡左移，故CH3OCH3的產(chǎn)率將變��；本反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物全是氣體，根據(jù)質(zhì)量守恒可知，在反應(yīng)過程中氣體的質(zhì)量m一直不變，而升溫后平衡左移，氣體的物質(zhì)的量變大，故混合氣體的平均式量M= 變小，所以答案是：變��；變小；（3）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醚在負(fù)極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，電極反應(yīng)式為：CH3OCH3+16OH﹣﹣12e﹣=2CO32﹣+11H2O；所以答案是：CH3OCH3+16OH﹣12e﹣=2CO2﹣3+11H2O，（4）電解池中Y電極為陽極，溶液中氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，現(xiàn)象是冒氣泡，上部溶液呈黃綠色，當(dāng)燃料電池消耗2.8LO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）物質(zhì)的量= =0.125mol，電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ， 電子轉(zhuǎn)移為0.5mol，電解池中 陽極電極反應(yīng)為4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，依據(jù)電子守恒溶液中減少氫氧根離子物質(zhì)的量和增加的氫離子物質(zhì)的量守恒，則溶液中氫離子濃度= =1mol/L，此時(shí)NaCl溶液的pH=14；所以答案是：Y電極附近溶液中有氣體產(chǎn)生，上部分呈黃綠色；14．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡移動(dòng)原理以及影響因素的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；影響因素：①濃度：增大反應(yīng)物（或減小生成物）濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；②壓強(qiáng)：增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)．減小壓強(qiáng)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)；③溫度：升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)．降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)；④催化劑：不能影響平衡移動(dòng)才能正確解答此題．